C++：评估自己的数学函数(像多维分析那样的函数数组)

Question

嘿，我想在C++中计算一个数学函数(用户定义的)，它返回数组中的几个值(这个函数是一个基于向量的函数f:R^n->R^m，具有n个输入坐标和m个输出函数)，用于某些参数，例如：

double *my_func(const mxArray *point)
{
    double *dat = mxGetPr(point);
    double *vals = new double[ 3 ];

    vals[0] = dat[0]*dat[0]*dat[0]*dat[0]*dat[0];
    vals[1] = sin(dat[0])*dat[1]*dat[2]*dat[2]*cos(dat[1]);
    vals[2] = exp(dat[0])*sin(dat[0])*dat[3];

    double *pnt = vals; 
    return pnt;
}

目前，我在CPU上执行此操作。因此，我只调用一次函数，并得到一个包含所有函数值的数组。因为我现在想在GPU上并行化它，所以我考虑了如何做到这一点。

我认为在每个线程中完全计算my_func()是一种愚蠢的做法，因为每个线程比每个线程都要计算整个函数数组。，这是正确的假设吗？

是否有任何方法可以轻松地计算函数数组的第n个元素并返回它，这样5个线程就可以轻松地并行计算函数数组，而不是一个CPU计算它完全“单独”？

我唯一能想到的方法是：

double my_func0(const mxArray *point)
{
    double *dat = mxGetPr(point);
    return dat[0]*dat[0]*dat[0]*dat[0]*dat[0];
}
double my_func1(const mxArray *point)
{
    double *dat = mxGetPr(point);
    return sin(dat[0])*dat[1]*dat[2]*dat[2]*cos(dat[1]);
}
double my_func2(const mxArray *point)
{
    double *dat = mxGetPr(point);
    return exp(dat[0])*sin(dat[0])*dat[3];
}

等等。但对于后来使用该程序的用户来说，这将是相当“不舒服”的，因为如果他想要扩展函数数组，而不是仅仅使用一个C++函数，他总是必须创建新的C++函数。还有一个问题是:我必须动态调用函数，因为函数的数量是“动态的”，因此我必须调用my_func_%%i%%，而不知道这是否是一个很好的方法。所以问题是，是否有更好的方法来处理这个问题？

Answer 1

当你说"user_defined“时，我想你的意思是别人写了my_func()，然后你的代码调用了它？

如果是这样的话，请考虑并行运行多个对my_func()的调用，而不是试图中断函数。这意味着编写my_func()的人只需要编写一个函数，您将负责委派多个调用，确保他们有正确的数据可供处理，并收集结果。

基于注释的更新

在您的情况下，如果计算vals每个成员所需的操作是不同的，那么用户将不得不根据所需的索引来参数化my_func()；正如您建议的double my_func(const mxArray *point, const unsigned & index)，请注意它现在是如何返回单个双值的，而不是整个结果数组。或为每个索引提供不同的my_func()；double my_func_n(const mxArray *point)。

然后，您可以从任意多个不同的线程调用这个函数或一组函数，并得到一个进一步计算的结果。然而，我们忽略了许多并发问题，同时读写数据，这些问题都需要考虑。

将军咨询意见

在研究使用GPU进行多任务处理之前，先看看CPU上的标准多线程处理(我建议Boost Thread库帮助：http://www.boost.org/)。一旦您了解了线程是如何创建和使用的，您可能会发现您更好地理解了您可以使用它们做什么，以及如何处理它们。

如果将数学函数应用于非常大的矩阵或向量，并且可以使用某些图形函数的硬件实现来实现数学结果，则使用GPU进行多任务处理变得更加有用。还有更多的库来支持GPGPU (通用GPU)编程，如OpenCL、Nvidia的CUDA或ATI的流。看看这些库提供了什么，让您了解它们如何适用于您的情况。